ナノスケールを超える3Dプリント技術は、まったく新しいデバイスを生み出すことができる

南極のクマの紹介、「これらすべてを終えると、通常の 4,000 分の 1 の小さなベビーベッドが完成します。」 - リチャードファインマン。何十年もの間、人類はナノスケールのデバイスを作成する方法を模索してきました。現在、UpNano、Femtoprint、Atlant3D などの企業の出現により、私たちはこれらの高尚でありながら小さな目標に近づいています。

△ フェムトプリントが開発した網膜静脈カニューレ挿入用の3Dプリントツール（穿刺ツールのSEM画像）
マイクロエレクトロメカニカルシステム (MEMS) は、機械部品と電子部品を備えた小型の機械です。その物理的な大きさは数ミリメートルからマイクロメートル未満までで、人間の髪の毛の幅の何倍も小さいです。

アンタークティックベアは、マイクロエレクトロニクスと機械製造の統合を活用した圧力センサーや加速度計などの電気機械装置が、毎年100億米ドル（約676億人民元）以上の市場を創出できることを知りました。これらの小型で安価なツールは、製造コストを継続的に削減できます。ナノスケールの製造とフォトニクスのさらなる進歩により、これらの小型デバイスはより精密になり、より数が増え、より小型になるにつれて、その有用性は増大するでしょう。

△ ビデオ: リチャード・ファインマンの「マイクロマシン」ナノテクノロジー講義、別名「底にはたくさんの余地がある」

マイクロ3Dプリントの動向<br /> しかし、グレイ・グー（地球規模の壊滅的リスク）の到来はまだ遠いですが、この潜在的な脅威の存在は、マイクロ 3D プリンティングのトレンドの 1 つでもあり、資源を節約します。

現在、これらのマイクロデバイスの機械加工や 3D プリントは依然として困難であり、工業化には時間がかかるでしょう。 IoT センサー、Lab-on-a-Chip (LOC)、マイクロ流体工学などの同様の進行中の開発は、同等のものとして機能します。ラボオンチップの成功は、微細加工を推進し、原子層堆積プロセスに資金を提供し、あるいは微細加工自体の新しい標準につながる可能性があります。

一方、投資を増やすことでレーザーの価格が下がり、処理が容易になったり、マイクロデバイスのサイズが大きくなったり、製造コストが安くなったりする可能性があります。同時に、小型化は現在も進行中であり、より多くのエンジニアが問題に対するミクロンおよびナノメートルサイズのソリューションを模索するようになっています。

△ 集束電子ビームを使用して、表面に結合した金と炭素分子を蒸着し、精密な純金の 3D 自立構造を構築します。自由電子振動、またはプラズモンと呼ばれる準粒子を効率的に生成する超鋭い特徴
3D 印刷業界は、マイクロ流体工学、さらに一般的にはナノスケールとマイクロスケールにもさらに注意を払う必要があります。これらはすべて 3D 印刷技術によって実現および使用でき、私たちの生活に大きな影響を与えるでしょう。

△Nanoscribe Photonic Professional GTナノスケールプリンター
もっと大きなマイクロデバイスを印刷できますか? 3D プリントは、複雑で低コスト、軽量のコンポーネントをオンデマンドで迅速に製造できるため、センチメートルやミリメートル単位のデバイスの製造にも使用できます。さらに、3D プリント特有の迅速な反復の利点により、これらのコンポーネントを次のバージョンに自由に変更できます。電子インクと Optomec Aerosol Jet を使用して、導電性材料と回路を 3D プリントできることは、ある程度わかっています。この技術はすでに、多くのデバイス、センサー、その他の複雑なコンポーネントの製造に使用されています。

△パッドは、パッドを所定の位置に固定するための連結リッジを備えたアングルブラケットを介してコンポーネントに取り付けられます。では、なぜより多くの MEMS デバイスを大量生産しないのでしょうか?なぜなら、サンプルが何百万もある場合、この技術によるコストは現時点では最低ではないからです。ただし、必要な電気機械装置が 1 つだけであれば、それほど小型である必要はなく、少量で生産できます。この場合、3D プリントは非常に有利です。

3D プリンティングは、複雑なアセンブリで少量のバッチで機械および電子機器を生産できるという点を考えると、この技術がすぐにスマートフォンの生産に影響を与えるわけではないことがわかります。ただし、一部のアプリケーションでは、短期間の生産や小ロット生産では 3D プリントが効果を発揮する可能性があります。場合によっては、この技術により、現在他の製造方法では作成できないセンサー、機械、技術、特性を作成できることもあります。

いくつかの問題や課題については、3D プリントを合理的に使用することでまったく新しい解決策を得ることができます。この技術により、非常に小さなタスクを長時間実行したり、新たな問題を迅速に解決したりするためのカスタムメイドのデバイスの作成が可能になる可能性がある。部品をより安価かつ迅速に生産することにより。 3Dプリント技術により、新しい製造方法を生み出すことができます。たとえば、下部にはまだ十分なスペースがありますが、上部にも十分なスペースがあります。

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